M.C. Roberto Gamboa Becerra* Dr. Martin Heil
Dr. Jorge Ibarra Rendón
M.C. Josaphat Montero Vargas Dra. Gabriela Olmedo Alvarez
Dra. June Simpson Dr. Robert Winkler*
Herramientas biotecnológicas
para el sector
agro-industrial del café
Herramientas biotecnológicas
para el sector
CINVESTAV
Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Centro público de investigación)
“Excelencia en Investigación y Posgrado”
Unidad Irapuato: Desde 1981 Enfoque en Agro-biotecnología
50 Investigadores titulares
110 Estudiantes de Doctorado 100 Estudiantes de Maestría > 40 Graduados/ año
Asistentes técnicos, auxiliares, posdocs, etc.
Infraestructura de vanguardia
Genómica, Proteómica, Metabolómica Análisis químico
Transformación
Invernaderos para transgénicos
Transformación genética de Coffea arabica para resistencia a broca (Hypothenemus hampei)
15 días
Búsqueda de marcadores moleculares para Hemileia vastatrix (Roya)
Pruebas de oligonucleótidos de microsatélites (16 pares)
Detección de microrganismos asociados a la roya del café Detección de H. vastatrix por qPCR (Hv00099, 40S, Rib, -tubulin) Microbiota de la hoja: Al menos 6 géneros de hongos y 8 de bacterias i.e. Simplicillium, Dreshlera, Cladosporium, Acremonium, Verticillium, Fusarium 1 Mes No infectada 2 Meses 4 Meses Cultivo de microorganismos y extracción DNA Hoja Suelo Detección de Lecanicillium lecanii (ITS1-ITS2, quitinasa)
Resistencia causada por 'perfumes vegetales'
1) Identificación de los compuestos antimicrobianos o inductores de resistencia 2) Uso para tratamiento de plantas
Inhibición de un hongo fitopatógeno con volátiles naturales
Inhibición de la germinación
de esporas
Inhibición de la producción
Volátiles emitidos por plantas de café inoculadas con Hemileia vastratix
Compuesto 24hpi 3dpi 8dpi 12 dpi 17dpi CONTROL E-2-NONENAL 207915.745 83947.96 234347.63 202160.89 155604.15 3027987.75 2-DECEN-1-OL 22187.34 70879.185 339722.14 143198.66 ND 514903.46 COPAENO 272026.72 ND ND ND 50136.775 1022682.73 CARIOFILENO 225748.66 39772.48 188147.175 ND 162188.65 ND GERMACRENO Tr ND ND ND ND ND L-PINOCARVEOL ND Tr ND TR ND TR CIS-HEPTEN-2-AL ND ND 165556.495 ND ND ND CUBENO ND ND TR ND ND ND Z-7-HEXADECANAL ND ND 83461.1 ND ND ND E-3(10)CAREN-4-OL ND ND ND ND 2.52E+04 ND CITRAL ND ND TR ND ND LIIMONENO ND ND ND ND ND TR OCIMENO ND ND ND ND ND 424819.445
Inhibición de germinación de esporas en la superficie de hojas del cafeto expuestas a cariofileno
2 días post inoculación 3 días post inoculación 9 días post inoculación
➡ Compuestos volátiles naturales como el cariofileno inhiben la germinación de las esporas
Mejoramiento
asistido por
Aumentar productividad de C. canephora.
Aumentar calidad general
Aumentar el consumo interno
Acortar tiempo de Selección de variedades: heredabilidad (selección temprana)
P 1 P 2 F1 F2 F2 F3F3 F4F4 F5F5 F6 Carácter fijado Propagación Problemática
¿ Es posible reducir el tiempo para seleccionar una variedad deseable?
ORO AZTECA Resistente a Roya Caturra Rojo 19/1 X Híbrido de Timor Año 1955 1959 1981 198-1985 1985-1994 1995 UFV 386-45-79 CIFC 9000 Caracterización y selección Ensayos de adaptación
¿Pregunta?
¿Es posible predecir características sensoriales de la bebida a partir de perfiles metabólicos de plantas de
Marcadores de selección temprana de plantas de C. canephora de alta calidad en taza Marcadores de selección temprana de plantas
de C. canephora de alta calidad en taza
Diseño: medios hermanos maternos
Compuestos altamente heredables
Heredabiidad
Metabolitos marcadores de calidad en taza
Evaluación Sensorial UPLC-MS/MS
HEREDABILIDAD METABÓLICA EN HOJAS N Ú M E R O D E M E T A B O L IT O S H eredabilidad Moderada (52) Heredabilidad alta (96) Heredabilidad baja (151)
Heredabilidad moderada: Ácido málico Ácido feruloilquínico Ácido dicafeoilquínico Cianidin-3-5 diglucósido Delfinidina-3 glucósido Trigonelina
Ácido Coumaril quínico
Heredabilidad alta:
Cafeína
Ácido cafeico
Derivado de ácido coumárico
Ácido cafeoilquínico
Clrorofila A
Clorofila B
Ejemplos de compuestos de heredabilidad moderada y alta
Evaluación sensorial de la bebida
C. arabica C. canephora
Correlación entre características sensoriales de la bebida
Conlusión:
Existe correlación negativa:
Amargor vs Acidez
Agrio vs Cal. Aromática, Preferencia
Existe correlación positiva:
Cal. aromática vs Preferencia, sabor Preferencia vs sabor Cuerpo Resabio Astringencia Sabor Cal. Aromática Preferencia Amargor Int. Aromática Agrio Acidez Intensidad aromática Amargor Astringencia Agrio Cuerpo Acidez Resabio Calidad aromática Preferencia Sabor A m a rg o r A st rin g e n ci a A g rio C u e rp o A ci d e z R e sa b io C a lid a d a ro m á tic a P re fe re n ci a S a b o r In te n si d a d a ro m á tic a
m/z 905.8964 m/z 882.12435 Acidez Agrio Resabio Preferencia Cuerpo Amargor Sabor Calidad aromática Int. Aromática Astringencia MARCADOR IDEAL
Plantas pre-seleccionadas Screening de
plantas parentales Reproducción clonal
Selección temprana de plantas con características de interés
Bebida con Caracteres sensoriales
deseables
Conclusiones
La metabolómica puede agilizar el mejoramiento mediante la selección temprana de plantas.
Metabolitos volátiles naturales muestran potencial para controlar la Roya (Hemileia vastatrix).
El estudio integral (meta-genómica, fisiología, ecología, estadística) del sistema biológico contribuye a soluciones agro-biotecnológicas.
El CINVESTAV Irapuato ofrece una plataforma tecnológica avanzada
que puede utilizarse para proyectos del desarrollo tecnológico del café.
¡Gracias!
M.C. Roberto Gamboa Becerra rgamboa@ira.cinvestav.mx
Dr. Robert Winkler
robert.winkler@ira.cinvestav.mx http://www.lababi.bioprocess.org/
Dr. Óscar González Ríos M.C. Ma. Cecilia Hernández H Finca Badenia
